История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
результат заключается в том, что скорость распространения возмущений в
среде Максвелла равна се~1^2, где ? обозначает диэлектрическую
проницаемость, ас - скорость, для которой Кольрауш и Вебер нашли1
значение 3,1 X Ю10 см/с.
К этому времени скорость света была известна не только из астрономических
наблюдений аберрации и спутников Юпитера, но и из непосредственных
опытов, проведенных на Земле. В 1849 году Ипполит Ауи Физо2 определил
скорость света, вращая зубчатое колесо так быстро, что луч света,
пропущенный через впадину между двумя зубьями и отраженный от зеркала, на
обратном пути заслонялся одним из зубьев. Скорость света вычислили из
размеров, угловой скорости зубчатого колеса и расстояния до зеркала;
полученный результат был 3, 15 X Ю10 см/с3.
Максвелл, как и ранее Кирхгоф, был весьма впечатлен близким
4
согласием электрического отношения с и скорости света ; и проде-
*См. стр. 278.
^Comptes Rendus, XXIX (1849), с. 90. Определение, сделанное Корню, было
основано на этом принципе.
^Другой экспериментальный метод применил в 1862 году Леон Фуко (Comptes
Rendus, LV, стр. 501, 792). В этом методе луч из точки О отражали с
помощью вращающегося зеркала М на неподвижное зеркало, которое снова
отражало этот луч на зеркало AI и снова к О. Очевидно, что возвращающийся
луч МО должен отклоняться на двойной угол, на который поворачивается М,
когда свет проходит от Л/ к неподвижному зеркалу и обратно. Таким
образом, Фуко получил для скорости света значение 2,98 X Ю10 см/с.
Последующие определения Майкельсона в 1879 году (Ast. Papers of the Amer.
Ephemeris, I) и Ньюкома в 1882 году (ibid. II) зависели от этого же
принципа.
Как впоследствии показали лорд Рэлей (Nature, XXIV, с. 382; XXV, с. 52) и
Гиббс (Nature, XXXIII, с. 582), значение скорости света, полученное с
помощью методов Физо и Фуко, представляет не волновую скорость, а
групповую скорость распространения волны; затмения спутников Юпитера тоже
дают групповую скорость. Эту же скорость дает значение, полученное из
коэффициента аберрации. См. Эренфест Ann. d. Phys. XXXIII (1910), стр. 1,
571 и Рэлей Phil. Mag. XXII (1911), с. 130. В недисперсной среде
групповая скорость совпадает с волновой.
Скорость света в дисперсной среде исследовал в 1883-4 гг. Майкельсон,
получив результаты, согласованные с теорией.
^Он "разработал формулы в деревне, не видев результата, полученного
Вебером". См. Кэмпбелл и Гарнет Life of Maxwell, с. 244.
Максвелл
303
монстрировав, что распространение электрического возмущения напоминает
распространение света, он без колебаний заявил об идентичности этих
явлений. "Вряд ли можно избежать вывода, - сказал он, - о том, что свет
состоит из поперечного волнового движения той же среды, которая вызывает
электрические и магнитные явления". Тем самым был получен ответ на
вопрос, который Пристли задал почти сто лет назад1: "А есть ли вообще
какая-либо sui generis электрическая жидкость, отличная от эфира?"
Присутствие диэлектрической постоянной е в выражении се~1/2 которое
Максвелл получил для скорости распространения электромагнитных
возмущений, навело на мысль об еще одной проверке идентичности этих
возмущений со светом: поскольку известно, что скорость света в среде
обратно пропорциональна показателю преломления среды, значит, согласно
теории, показатель преломления должен быть пропорционален квадратному
корню из диэлектрической проницаемости. Однако в то время Максвелл не
стал проверять, подтверждается ли это отношение на опыте.
Во всех предшествующих вычислениях считалось, что магнитная проницаемость
ft имеет единичное значение. Если принять, что это не так, то с помощью
этого же анализа можно показать, что скорость распространения возмущения
равна се~ 1/2/i~1/2; так что она уменьшается, когда ft больше единицы, т.
е. в парамагнитных телах. Этот вывод предвидел Фарадей: "Невероятно, -
писал он^, - чтобы парамагнитное вещество, кислород, могло существовать в
воздухе, не замедляя передачу магнетизма".
Столь оригинальная и обширная теория, какой была теория Максвелла,
неизбежно должна была содержать концепции, которые с трудом понимали и с
неохотой принимали его современники. Из них самым сложным и неприемлемым
был принцип о том, что полный ток - это всегда вихревой вектор; или, как
это звучит в общем выражении, "все токи замкнуты". Согласно старым
представлениям об электричестве, ток, задействованный при зарядке
конденсатора, не замкнут, но заканчивается на обкладках конденсатора, где
накапливаются заряды. С другой стороны, Максвелл учил, что диэлектрик,
расположенный между обкладками, является средоточием процесса - тока
смещения - пропорционального скорости увели-
1 Пристли History, с. 488.
^Лабораторная записная книжка Фарадея за 1857 год; см. Бене Джонс Life of
Faraday, II, с. 380.
304
Глава 8
чения электрической силы в диэлектрике, и что этот процесс создает те же
магнитные явления, что и настоящий ток, и образует, так сказать,
